DE10059457A1 - Elektromotor zum Antrieb einer Kreiselpumpe für insbesondere Heizungsanlagen - Google Patents

Abstract

Der Elektromotor weist ein wasserführendes Spaltrohr, eine darin in einem vorderen Gleitlager und einem hinteren Gleitlager abgestützte Antriebswelle mit einem Rotor sowie einen Lagerschild am Vorderende des Spaltrohres auf. Der Lagerschild trägt das vordere Gleitlager und ist mit wenigstens einem Durchlass für einen Anteil aus der Förderflüssigkeit der Kreiselpumpe versehen, wobei dem Durchlass ein Abscheidemittel zugeordnet ist. Das Abscheidemittel besteht aus einem Permanentmagnetmaterial, um Magnetitpartikel aus dem in das Spaltrohr eindringenden Förderflüssigkeitsanteil zur Schonung des Motorrotors zu entfernen.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor zum Antrieb einer Kreisel­ pumpe für insbesondere Heizungsanlagen, wobei der Elektromotor ein wasserführendes Spaltrohr, eine darin in einem vorderen Gleitlager und einem hinteren Gleitlager abgestützte Antriebswelle mit einem Rotor des Motors sowie einen Lagerschild am Vorderende des Spaltrohres aufweist, der das vordere Gleitlager trägt und wenigstens mit einem Durchlass für einen Anteil der Förderflüssigkeit der Kreiselpumpe versehen ist, wobei dem Durchlass ein Abscheidemittel zugeordnet ist.

In der Offenlegungsschrift DE 37 01 562 A1 ist ein Elektromotor zum Antrieb einer Kreiselpumpe für Heizungsanlagen offenbart, der ein Spaltrohr auf­ weist, an dessen Vorderende ein Lagerschild befestigt ist, der ein vorderes zentrales Gleitlager aufweist, in dem die Antriebswelle des Motors gelagert ist. In dem Lagerschild ist eine Durchlassausbildung vorgesehen, durch welche ein Anteil der Förderflüssigkeit der Kreiselpumpe in das Spaltrohr gelangt. Dieser Durchlassausbildung ist ein Sieb oder Filter zugeordnet, um zu vermeiden, dass Schmutzpartikel, die sich in dem Förderflüssigkeitsanteil befinden, in das Innere des Spaltrohres eindringen können, um den Betrieb des im Spaltrohr befindlichen Rotors nicht zu gefährden. Dieses Filter hält zwar Schmutzpartikel und dergleichen aus dem Förderstrom der Kreisel­ pumpe fern, kann jedoch nicht verhindern, dass in dem Förderflüssigkeits­ anteil enthaltene Magnetitpartikel in das Innere des Spaltrohres gelangen, weil die Partikelgröße des Magnetits bis in den Mikrometerbereich herun­ terreicht. Magnetitpartikel sind jedoch für Permanentmagnetrotoren in den Spaltrohren von Nassläufermotoren besonders nachteilig, da sie sich an Wandflächen im Bereich des Magnetfeldes des betreffenden perma­ nentmagnetrotors ablagern und im Laufe der Zeit zum Blockieren des Rotors führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung eines Elektromotors der einleitend angeführten Art dahingehend, dass der in dessen Spaltrohr gelangende Förderflüssigkeitsanteil frei oder im Wesentlichen frei von Magnetitpartikeln ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Anspruch 1 angegeben.

Durch diese Lösung werden Magnetitpartikel aus dem in das Spaltrohr gelangenden Förderflüssigkeitsanteil der Kreiselpumpe abgeschieden und dringen somit nicht in das Innere des Spaltrohres ein. Dadurch ist es ver­ mieden, wenigstens jedoch stark herabgesetzt, dass sich Magnetitpartikel innerhalb des Spaltrohres an Wandflächen absetzen und störende Schich­ ten aufbauen können. Somit ist die Betriebsdauer des Rotors auf der An­ triebswelle des Elektromotors, insbesondere wenn es sich um einen Perma­ nentmagnetrotor handelt, wesentlich verlängert, weil sich in dem Ringspalt zwischen dem Rotor und dem Spaltrohr keine Blockierschichten aus Mag­ netit aufbauen können.

Eine erste vorteilhafte, besonders kostengünstig herzustellende Ausge­ staltung der Erfindung besteht darin, dass der Lagerschild mit vorzugsweise mehreren und umfangsmäßig mit Abstand voneinander angeordneten Durchlässen versehen ist und dass den Durchlässen wenigstens eine ge­ meinsame, die Durchlässe überdeckende, permanentmagnetische Filterplatte zugeordnet ist. Die gemeinsame Filterplatte, die vor oder hinter dem Lagerschild angeordnet sein kann, bietet den Vorteil, dass eine besonders große Filterfläche zur Verfügung steht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein knopfförmiger, permanentmagnetischer Körper, der porös oder nicht porös sein kann, in dem oder ggf. in jedem Durchlass des Lagerschildes befestigt ist, der ein oder mehrere Löcher für den Durchfluss des Förder­ flüssigkeitsanteils aufweist und in einer Fassung gehaltert ist. Die Fassung besteht aus einer ersten, zuströmseitig offenen und in dem Durchlass des Lagerschildes eingesetzten Kappe und aus einer zweiten, den knopfförmi­ gen Körper rückseitig mit Abstand abdeckenden Kappe besteht, wobei die beiden Kappen einen Ausströmungsspalt um den Außenumfang des knopfförmigen Körpers herum freilassen. Der knopfförmige Körper ist so magnetisiert, dass ein Abschnitt der magnetischen Feldlinien dieses Kör­ pers durch sein Loch bzw. durch seine Löcher hindurch verläuft.

Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier in den anliegenden Zeich­ nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform im Axialschnitt,

Fig. 2 eine teilweise Darstellung einer zweiten Ausführungsform im Axialschnitt und

Fig. 3 die Einzelheit X in Fig. 2 in auseinandergezogener Perspektiv­ darstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen von dem jeweiligen Elektromotor nur dessen Spaltrohrtopf mit den darin vorgesehenen Bestandteilen, weil der übrige Aufbau des jeweiligen Motors nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Daher ist in der Fig. 1 ein Spaltrohr 1 in Form eines Spaltrohrtopfes mit einem vorderen Flansch 2 und einem hinteren Boden 3 gezeigt. Am vorderen Flansch 2 ist ein Lagerschild 4 befestigt, an welchem in üblicher Weise das vordere Gleitlager 5 angeordnet ist. Am Boden 3 des Spaltrohres 1 ist eine Lagerhülse 6 befestigt, die ein hinteres Gleitlager 7 trägt. In beiden Lagern 5 und 7 ist eine Antriebswelle 8 gelagert, auf welcher ein Rotor 9, vorzugs­ weise ein Permanentmagnetrotor, drehfest angeordnet ist und im Inneren des Spaltrohres 1 rotiert. Ein vorderer Abschnitt 10 der Antriebswelle 8 ragt aus dem Lagerschild 4 heraus und trägt in üblicher Weise ein Pumpen­ laufrad (nicht gezeigt). Die Antriebswelle 8 ist mit einer Axialbohrung verse­ hen, die sich bis in den Bereich des hinteren Gleitlagers 7 erstreckt und über mehrere kurze Querbohrungen 12 mit dem Inneren des Spaltrohres 1 kommuniziert. Alternativ kann die Entlüftung des hinteren Raums des Spaltrohres 1 auch auf andere Weise erfolgen, so dass es nicht nötig ist, dass sich die Axialbohrung 11 bis in den hinteren Teil des Spaltrohres er­ streckt und dort mit einer Querbohrung versehen ist. In bekannter Weise dringt im Betrieb des Elektromotors ein Anteil der von dem genannten Pumpenlaufrad in einem Heizungskreis geförderten Förderflüssigkeit durch den Lagerspalt zwischen dem vorderen Gleitlager 5 und der Antriebswelle 8 in das Spaltrohr und füllt dieses unter Verdrängung der Luft darin mit einem Anteil der Förderflüssigkeit aus. Dadurch werden die Gleitlager 5 und 7 geschmiert und der Rotor 9 gekühlt.

Das hintere Gleitlager 7 kann entfallen, wenn das vordere Gleitlager 5 so konstruiert ist, dass es die Antriebswelle 8 mit dem Rotor 9 sicher tragen kann.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 weist der Lagerschild 4 mehrere, um­ fangsmäßig mit Abstand voneinander angeordnete Durchlässe 13 auf, beispielsweise in Form von kreisrunden Löchern. Alternativ kann auch nur ein Durchlass 13 vorgesehen sein. Weiterhin ist eine gemeinsame Filter­ platte 14 aus Permanentmagnetmaterial als Abscheidemittel für Magne­ titpartikel, die in dem in das Innere des Spaltrohres 1 strömenden Förder­ flüssigkeitsanteil enthalten sind, vorgesehen und dem Lagerschild 4 so zugeordnet, dass der Durchlass oder alle Durchlässe 13 durch die Filter­ platte abgedeckt ist bzw. sind. Wie es Fig. 1 zeigt, ist die gemeinsame Filterplatte 14 vor den Durchlässen 13 angeordnet. Alternativ ist es auch möglich, dass sie hinter den Durchlässen 13 angeordnet ist. Des Weiteren ist es auch möglich, zwei Filterplatten vorzusehen, wobei die eine vor und die andere hinter den Durchlässen 13 an dem Lagerschild 4 befestigt ist. Die gemeinsame Filterplatte 14, die vorzugsweise durch ein Sinterverfahren hergestellt wird, erstreckt sich vorteilhaft sehr weit radial einwärts, um eine sehr große Filterfläche zur Verfügung zu stellen. Im gezeigten Fall liegt der Innenrand 14a der Filterplatte 14 am Fassungsring 4a des Lagerschildes 4 für das vordere Gleitlager 5 an.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines permanentmagnetischen Abscheidemittels in dem Lagerschild 4 für Magnetitpartikel gezeigt. In diesem Fall ist der Lagerschild ebenfalls mit einem Durchlass oder mit mehreren, umfangsmäßig mit Abstand voneinander angeordneten Durch­ lässen 13 versehen, der bzw. die jedoch einen größeren Durchmesser aufweist bzw. aufweisen als diejenigen in Fig. 1, weil darin jeweils ein permanentmagnetisches Abscheidemittel angeordnet ist. Dieses ist ein knopfförmiger Körper 15, der vorzugsweise auch im Sinterverfahren her­ gestellt ist, und ein lochfreier Filterkörper oder, wie es Fig. 2 zeigt, ein durchlochter Filterkörper sein kann. Im letzteren Fall kann der Körper 15 auch nicht porös, also nicht filternd, sein.

Der knopfförmige Filterkörper 15, oder alternativ Massivkörper, nach Fig. 2 ist mit einem Loch 16 und mit einer Fassung versehen, welch letztere in dem oder jedem Durchlass 13 des Lagerschildes 4 fest angeordnet ist. Die Fassung für jeden Körper besteht aus einer ersten, zuströmseitig offenen und in dem zugehörigen Durchlass 13 des Lagerschildes 4 fest eingesetzten Kappe 17 und aus einer zweiten, den Körper 15 rückseitig mit Abstand abdeckenden Kappe 18. Dieser Abstand ist durch ein eine Flüssigkeitsaus­ strömung aus dem Loch 16 zulassendes Abstandselement 19, z. B. ein sternförmiges Teil mit drei Armen, wie es in Fig. 3 deutlich zu erkennen ist, erreicht. Das Abstandselement 19 liegt auf der Rückseite des Körpers 15 auf und stützt die hintere Kappe 18 ab. Beide Kappen 17 und 18 lassen außerdem auf dem Außenumfang des durchlochten Filterkörpers 15 einen ringförmigen Ausströmungsspalt 20 frei.

In weiterer Ausbildung des oder der vorstehend beschriebenen knopfför­ migen permanentmagnetischen Körper 15 kann so vorgegangen sein, dass der oder jeder durchlochte Körper so magnetisiert ist, dass ein Ab­ schnitt der magnetischen Feldlinien des oder der Körper durch das Loch 16 oder alternativ durch mehrere solcher Löcher hindurch verlaufen.

Die Wirkung des oder der knopfförmigen Körper 15 ist wie folgt. Ein Anteil der von der Kreiselpumpe geförderten Flüssigkeit tritt in das Loch 16 des permanentmagnetischen knopfförmigen Körpers 15 ein und strömt durch die Spalte 21, die mittels des Abstandselements 19 zwischen dem Körper 15 und der hinteren Kappe 18 geschaffen sind, radial aus und gelangt dann weiter in das Innere des Spaltrohres 1, um dieses auszufüllen. Dabei lagern sich Magnetitpartikel an den flüssigkeitsberührten freien Flächen des magnetischen Körpers 15 und der Kappen 17 und 18, soweit diese aus magnetisierbarem Material bestehen, ab und werden dadurch aus dem in das Spaltrohr eindringenden Förderflüssigkeitsanteil abgeschieden, wobei die Abscheidung am stärksten in dem Loch 16 ist, weil dort die magnetischen Feldlinien ihre maximale Dichte aufweisen. Entsprechendes gilt, wenn mehrere Löcher in dem Körper 15 vorgesehen sind.

In dem Fall, in dem der permanentmagnetische knopfförmige Körper 15 auch porös, wie dargestellt, und damit durch seine Masse hindurch flüssig­ keitsdurchlässig ist, dringt zusätzlich Flüssigkeit aus dem Loch 16 radial durch Körpermasse hindurch und gelangt dann weiter über den Aus­ strömungsspalt 20 zwischen den Kappen 17 und 18 in das Spaltrohr 1. Hierbei werden zusätzlich innerhalb des Körpers 15 Magnetitpartikel abge­ schieden. Dies gilt auch bei Anwendung mehrerer Löcher in dem Filterkör­ per.

In dem Fall, in dem der permanentmagnetische knopfförmige Körper 15 keine Durchgangslöcher aufweist, ist er nur porös und wirkt somit als Filter im eigentlichen Sinn. Dadurch lagern sich die Magnetpartikel zu einem erheblichen Teil in seinem Innern ab.

Als weiteres Einsatzgebiet des vorstehend beschriebenen Elektromotors ist beispielsweise der Klimaanlagenbau angeführt.

Claims (7)

1. Elektromotor zum Antrieb einer Kreiselpumpe für insbesondere Heizungsanlagen, wobei der Elektromotor ein wasserführendes Spaltrohr, eine darin wenigstens in einem vorderen Gleitlager abgestützte Antriebs­ welle mit einem Rotor des Motors sowie einen Lagerschild am Vorderende des Spaltrohres aufweist, der das vordere Gleitlager trägt und mit wenigs­ tens einem Durchlass für einen Anteil aus der Förderflüssigkeit der Kreisel­ pumpe versehen ist, wobei dem Durchlass ein Abscheidemittel zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheidemittel (14; 15) aus einem Permanentmagnetmaterial besteht.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (4) mit einem oder mehreren, umfangsmäßig mit Abstand voneinander angeordneten Durchlässen (13) versehen ist und dass dem bzw. den Durchlässen (13) wenigstens eine gemeinsame, diese Durchlässe überdeckende Filterplatte (14) als permantentmagnetisches Abscheide­ mittel zugeordnet ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Filterplatte (14) eine gesinterte Filterplatte ist.

4. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein lochfreier knopfförmiger Filterkörper als permanentmagnetisches Ab­ scheidemittel in dem Durchlass (13) des Lagerschildes (14) befestigt ist.

5. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein knopfförmiger Körper (15) mit mindestens einem Loch (16) für den Durchfluss des Förderflüssigkeitsanteils als permanentmagnetisches Ab­ scheidemittel vorgesehen und in einer Fassung gehaltert ist, dass die Fassung aus einer ersten, zuströmseitig offenen und in dem Durchlass (13) des Lagerschildes (4) eingesetzten Kappe (17) und aus einer zweiten, den knopfförmigen Körper (15) rückseitig mit Abstand abdeckenden Kappe (18) besteht, dass die beiden Kappen (17, 18) einen Ausströmungsspalt (19) um den Außenumfang des knopfförmigen Körpers herum freilassen und dass der knopfförmige Körper (15) so magnetisiert ist, dass ein Abschnitt seiner magnetischen Feldlinien durch das Loch (16) bzw. durch die Löcher hindurch verläuft.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der knopfförmige Körper (15) porös ausgebildet ist.

7. Elektromotor nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der knopfförmige Körper (15) als Sinterkörper ausgebildet ist.